分布式電源接入下配電網故障定位和恢復技術

國網太原供電公司 李 劍

1 引言

隨著電力系統的發展進步，配電網作為連接輸電網和用戶的橋梁受到了更多的關注，為確保供電系統能提供優質安全的電能，要對分布式電網接入后的故障定位工作進行綜合管理，并及時優化故障恢復工作，縮短停電時間且快速實現停電區域恢復供電。

2 分布式電源接入對配電網故障定位和恢復產生的影響

分布式電源接入電網后會增加電力系統運行的復雜程度，相較于傳統配電網網絡結構的輻射狀網絡，分布式電源接入電網后會形成多源網絡模式，這就會對系統潮流方向形成改變作用，使得原有的故障約束條件和目標函數計算方式發生改變，增加了故障定位的難度。

在分布式電源接入后，其本身具有固定的調節頻率和電壓控制能力，并網運行過程中往往會呈現出孤島運行模式。因此，一旦整個配電網系統出現故障問題后，利用分布式電源接入形成的孤島能為停電負荷供電，這就能更好地優化供電效果。

分布式電源接入存在很多不同的類型、容量，甚至對應的接入位置不同都會對其運行效果產生影響，為此，在配電網故障定位和恢復工作中，要充分考量分布式電源接入的特點，并且要綜合關注發電間歇性以及波動性等問題，才能有效建立相應的故障定位和恢復方案[1]。

正是因為傳統能源存在消耗量大、環境污染嚴重等問題，所以分布式電源被廣泛應用在配電網運行體系中，基于此，依據全額接納分布式能源上網電量的基礎上，就要依據實際情況適當優化分布式電源恢復負荷供電的處理工作，

分布式電源接入對配電網故障定位和恢復供電都會產生不同程度的影響，要在落實相關工作的過程中綜合分析分布式電源接入的特點以及情況，從而保證相關工作規范落實。

3 基于和聲算法的分布式電源接入下配電網故障定位

3.1 改進和聲算法理論基礎

在配電網故障定位工作中，為更好地提高階段性作業的質量水平，要確保相應評估分析流程的可控性和合理性，并嚴格執行具體流程，確保應用控制效果最優化。具體流程如圖1所示。

圖1 故障定位基本流程

借助改進和聲算法進行相應工作，要充分結合故障定位的具體需求，主要是對配電自動化系統和饋線中FTU 檢測點進行管理，結合故障分析標準完成信息編碼工作，借助定義開關函數就能及時了解故障發生后過流信息和線路開斷狀態的關系，更好地確保整體解集空間運行的質量。在定義符合實際特征的適應度函數后，就能準確定位故障位置。只有準確定位故障位置，才能更好地縮短停電時間，減少停電問題造成的經濟損失。

3.2 具體內容

應用和聲算法能有效提高處理效果，需要優化的參數數量較少，且具備全局搜索的能力，但是算法處理環節中容易收斂于局部最優，這就對其實際應用情況和范圍產生了一定的限制，為更好地維護其應用效果，采取增強尋優的方式能提高處理效率。

一是輸入對應的網絡基礎數據信息，信息包括系統在整個運行體系中的拓撲結構、開關狀態等，依據相關信息內容，就能建構完整的評估控制模式，從而確保開關處于正確的方向范圍內，整合整體資源管理模式。

二是對初始問題予以優化，并且，配合適應度函數計算、開關函數計算等過程獲取期望值以及修正系數，依據整體分析方案，更好地保證算法評估控制環節的科學性，提高故障定位分析的基本水平[2]。

三是要對系統的解集庫予以初始化處理，結合開關的運行狀態以及期望值參數、適應度函數公式等進行計算分析，依據標準參數評估體系進行函數集的評估處理。

四是結合動態修改參數以及和聲記憶庫選擇概率就能進行微調，形成新的和聲參數，確保能將其作為后續評估的基本依據，有效判定配網故障的具體位置，更好地維系故障處理工作的科學性。

五是結合排序方法更新初始解集庫和評價解集，依據實際管理控制要求，按照規范化流程維系配電網故障定位工作的科學性，實現多元評估工作的控制目標[3]。

六是比較評價解集的內容，輸出最優解后將其和上一級最優解進行比較，判定結果是否滿足收斂條件，滿足收斂條件則結束搜索，并且輸出最優解和相應的評價數值，準確判定故障位置。若是不滿足收斂條件則要進行最大迭代次數的檢驗，結合檢驗結果判定是否符合要求，完成搜索處理工作，以保證能最后確定故障問題。

在分布式電源接入下配電網故障定位控制環節中，要按照具體分析要求和規范，發揮改進和聲算法的優勢作用，更好地建立完整的評估模式，確保能更好地建立完整且規范的應用管理機制，維持配電網運行的安全性和穩定性。

4 基于改進蟻群算法的分布式電源接入下配電網故障恢復

在多類型分布式電源接入的情況下，難免會對系統故障定位以及故障恢復造成影響，為減少安全隱患問題的留存，要整合具體的分析管理控制模式，確保相應的處理工序和控制模式都能滿足規范，在充分考量配電系統恢復方案運行可行性的基礎上，秉持盡快完成停電區域恢復供電的原則，建立完整的控制模式，保證相應的恢復措施更加可控合理。

4.1 恢復階段劃分

在配電網管理分析環節中，為更好地提升配電網故障恢復工作的實效性，要全面分析恢復階段的相關情況，保證具體工作得以落實，最大程度上提高階段性作業質量。針對配電系統，故障恢復過程要在滿足約束條件下對目標函數進行優化處理，從而更好地維系整個系統運行控制的科學性水平。在進行故障定位后依據故障定位信息進行隔離，要結合實際標準維系相關工作流程的科學性[4]。具體階段見表1。

表1 配電網故障恢復階段劃分一覽表

與此同時，在恢復階段，還要充分滿足減少網損的具體要求，整合綜合評估過程，更好地實現統一分析目標，提高恢復階段控制的合理性和科學性。

4.2 骨干通道恢復

依據配電系統運行情況和具體安全管理要求，基礎拓撲結構的特征為輻射狀和樹狀，利用廣度優先搜索的方式能對樹狀圖進行全面、準確、科學地評估處理，更好地維系相應分析環節的合理性。并且，在使用相應處理機制的同時，還能對停電區域、重要失電負荷、重要負荷等進行綜合分析，與此同時，搜索具備黑啟動能力的分布式電源以及分布式電源相連饋線余量，就能對系統進行綜合管理，并且確保系統內重要用戶能盡快恢復供電[5]。

一是啟動廣度優先搜索程序，對含有具備黑啟動的分布式電源予以搜索。二是若是存在相應的電源，判定分布式電源容量是否大于重要用戶的失電量，若是正好大于，則對電壓越限情況、調節變壓器分接頭、電壓是否滿足條件等進行評估，按照規范要求恢復供電。三是若是沒有具備黑啟動功能的分布式電源，則搜索與重要用戶相連的饋線容量，判定饋線容量是否大于重要用戶的失電量，并且評估饋線與分布式電源總容量是否超出失電負荷，一旦失效，則需要犧牲部分非重要負荷恢復重要負荷完成供電。

在應用廣度優先搜索控制機制進行相應工作的過程中，要保證故障點到所有節點的評估分析工作都能落實，以便于能最直觀地分析重要負荷節點情況，更好地簡化系統分析過程，為潮流計算節點分布順序的判定和評估工作順利開展提供保障，也能最大程度上提高骨干通道恢復工作的時效性，維持整體配電網運行安全管理效果。

4.3 剩余負荷恢復

在完成骨干網絡恢復供電工作后，要對未恢復負荷量和拓撲結構展開更新管理，確保相應環節控制的合理性，執行對應的控制流程，就能更好地提高階段性工作的基本水平，為整個系統運行質量的全面優化提供保障。

4.3.1 蟻群算法優化

主要是在傳統蟻群算法上進行多組蟻群同時尋優過程予以優化處理，建立相應解空間的同時，強化算法運行的效率，配合仿真分析過程更好地維系整體系統的安全水平。基本流程就是將原有蟻群進行分組，然后引導各個蟻群進行數據的單獨尋優，在所有蟻群尋優工作結束后匯總最優解。

4.3.2 具體流程

結合配電網故障恢復工作的具體要求，為更好地發揮相應技術應用的優勢作用，就要整合相關資源模式，建立相匹配的控制機制，按照規范流程維系具體環節之間的合理性，保證配電網故障定位和恢復工作都能順利開展。剩余負荷判定過程中，要按照式（1）進行分析。

式中，N1、N2為故障直接導致失電區域集合和故障間接導致失電區域集合；Si為節點i 對應電荷；Sj為節點j 對應的電荷，帶電取值為0、不帶電則取值為1。

一是要進行初始化參數的分析和匯總，并且及時更新剩余負荷恢復量和拓撲結構，確保相應的處理控制模式可控合理。二是閉合相關聯的具有黑啟動功能的分布式電源，確保能為剩余負荷完成供電處理。三是判定剩余負荷是否恢復供電，若是恢復供電，則進行節點電壓越限評估，并對調節變壓器的分接頭進行判定，評估電壓是否恢復正常狀態。最后判定剩余負荷恢復供電情況，輸出恢復方案和最小網損參數，保證恢復處理環節的可控性和規范性。四是在判定剩余負荷是否恢復供電環節中，若是沒有恢復供電，則借助改進蟻群算法判定開關分合情況，計算最優恢復方案，待處理后判定全部負荷是否恢復供電，若是沒有則要切除負荷。結合實際應用控制要求，要實時關注故障恢復狀態下有載變壓器分接頭的調整情況，保證節點電壓在正常的偏移范圍內，才能更好地維系整個配電網運行管理的水平，避免安全故障問題留存對整個系統控制管理造成的不良影響，打造運行穩定的配電網管理體系。

5 結語

在分布式電源接入配電網后，要結合實際情況全面分析故障定位和恢復處理方式，發揮和聲算法和改進蟻群算法的優勢作用，建構更加規范的評估過程，為配電網安全可持續發展奠定基礎。